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Interacción Genotipo x Ambiente sus implicancias en la evaluación de
cultivares y el mejoramiento
Fitotecnia
10/8/2012
Facultad de Agronomía, UDELAR
Andrés Locatelli
Mejoramiento Genético
Diversidad
Genética
Recombinación
Selección
Evaluación de líneas/cultivares
Comercialización de cultivares
Líneas
avanzadas
X
Algunos conceptos previos
Dos cultivares y/o genotipos muestran diferentes
rendimientos en un solo ambiente?
Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1
E1
G1
G2
R
Efecto genotípico (G)
Algunos conceptos previos
Un cultivar y/o genotipo muestra diferente
rendimiento en dos ambientes?
Efecto ambiente (E)
Genotipo 1 Genotipo 1
AMBIENTE 1 AMBIENTE 2
E1
G1
R
E2
Hasta ahora…P = G + E
•La diferencia en la performance de un genotipo entre
ambientes sólo se debe a ellos
E1
G1
G2
R
E1
G1R
E2
Efecto ambiente (E)Efecto genotípico (G)
P = G + E + IGxE
•Un ambiente tiene el mismo efecto sobre distintos
genotipos
¿Qué es la Interacción GxE?
Genotipo 1 Genotipo 2 Genotipo 1 Genotipo 2
AMBIENTE 1 AMBIENTE 2
G2
G1
E2
R
E1
Es un cambio en la respuesta relativa
de los genotipos a los diferentes
ambientes.
Tipos de respuesta
AMBIENTE 2AMBIENTE 1 E1 E2
G2
G1
RR
G1
G2
R
G1 G2 G1 G2
GxE
cambio ranking
G1 G2 G1 G2
NO hay GxE
G1
G2
R
G1 G2 G1 G2
GxE
Sin cambio
ranking
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
La Estanzuela Young
Kg
gran
o/h
a
Dow 2M495MG X7F752T
Red inia – inase, 2009-2010
Rendimiento en grano (Kg ha-1) de dos
cultivares de Maíz evaluados en 2009 - 2010.
Ejemplos de GxE
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
Ejemplos de GxE
Rendimiento en grano (Kg ha-1) de cultivares
de Cebada evaluados en 2009.
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
2007 2008 2009
Re
nd
. (kg
/ha)
CLE 247 MP 1010 Clipper
Ejemplos de GxE
Calidad de grano (% granos > 2.5 mm.) de cultivares de
Cebada evaluados en el 2009.
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
% 1
a +
2a
Ambev 42 Musa 936 CLE 259
Ejemplos de GxE
Proteína en grano (%) de cultivares de
Cebada evaluados en el 2009.
Fuente: convenio inia-inase (www.inia.org.uy)
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
Estanzuela Young Dolores Valdense Ombúes Paysandú
Pro
teín
a e
n g
ran
o (
%)
Musa 936 Daymán CLE 240
¿Qué es un Ambiente?
Variables predecibles:
-Tipo de suelo
-Época de siembra
-Espaciado entre plantas
-Densidad de siembra
-Aplicación de nutrientes
Variables impredecibles:
-Precipitaciones
-Temperatura
-Humedad relativa
-Plagas y enfermedades
Efecto AÑO
Efecto AÑOxLOCALIDADEfecto LOCALIDAD
Efecto MANEJO(Allard and Bradshaw, 1964)
Efecto año
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Efecto localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Efecto año x
localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Genotipo 1
Efectos ambientales
Interacción
G x año
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Interacción G
x localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Genotipo A
Genotipo B
Interacción G x año x
localidad
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
LE10 Y10 LE11 Y11
Rend.
Para incrementar la Producción Agrícola se
hace necesario el incremento de la eficiencia
de la utilización de los recursos
Qué hacemos con la interacción G x E?
Fenotipo
Genotipo
Ambiente
In. G x E
•Ignorarla
•Usamos las medias de los genotipos a través de
los ambientes, aunque exista GxA
•La explotamos cuando sea significante y del tipo
cruzada.
No podemos
ignorarla!!!
Implicancias de GxE
Ambientes de selección:
-¿Ambientes de selección similares a los ambientes de
producción? ¿Necesariamente para todo tipo de carácter?
-¿Selección para ambientes específicos/adaptaciones
específicas?
-¿Selección para adaptaciones generales?
-Manejo a realizar en el ambiente de selección vs manejo
en ambiente de producción?
Para el mejoramiento
Implicancias de GxE
Ambientes de evaluación de cultivares:
-¿Ambientes de evaluación similares a los ambientes de
producción?
-Manejo a realizar en el ambiente de evaluación.
-Número y tipo de ambientes a utilizar en la evaluación de
las líneas?
-n de ambientes diferentes (presencia de G x E)
-Similitud con zonas de producción
Para la evaluación
Utilización de GxE
1. Estimación de GxE a través de Análisis de Varianza:
Fuente de Variación SC CM Varianza
Ambiente:
Localidad
Año
Genotipo
Interacción GxE:
Genotipo x Localidad
Genotipo x Año
Genotipo x Localidad x AñoError
Utilización de GxE
Componentes de varianza de cultivares de Cebada en
Uruguay.
Fuente: Ceretta and van Eeuwijk, 2008
Componente de varianza Varianza %
Ambiente 0.984 67
Cultivar 0.101 7
Cultivar x Año 0.039 3
Cultivar x Localidad 0.023 2
Cultivar x Año x Localidad 0.023 2
Cultivar x Fecha de siembra x Año 0.109 7
Error experimental 0.179 12
G x E
(14%)
Fraschina et al., 2007
Ejemplos:
3 años y 4 localidades
4 años y 4 localidades
Utilización de GxE
2. Agrupamiento de ambientes similares:
-Correlaciones
-Cluster análisis
-Biplots
La utilización del ambiente
E1 y E2 es redundante, no
provee información
adicional
Mega-Ambientes
Genotipo E1 E2 E3
G1 10 20 15
G2 15 30 10
G3 20 40 20
Utilización de GxE
3. Aprovechamiento del análisis de GxE para el
mejoramiento:
ESTABILIDAD
-Adaptaciones generales
-Adaptaciones específicas
R
R
b1=0
b1=1
R
b1>1
Indice ambiental
Rend.
Genotipo 1
Genotipo 2
Genotipo 3Genotipo 4
Relación entre rendimiento e índice
ambiental
Adaptado de Satorre et al., 2003
EVALUACIóN DE CULTIVARES
El marco legal existente
• Necesidad de registro de los cultivares
• Registro requiere evaluación
• Ley 16811 (1997): la evaluación es responsabilidad de INASE
• Convenio INIA-INASE (1998)
•Objetivo de la evaluación: proveer de información básica,
confiable y objetiva acerca del comportamiento de los
cultivares de las distintas especies a nivel nacional, útil para el
Registro Nacional de Cultivares y para los usuarios del sistema
EVALUACIÓN
Se realiza de acuerdo a protocolos elaborados por grupos de
trabajo (GTTE), integrados por representantes de:
– INIA
– Productores de semillas:
• Asociación de Productores de Semillas
• Cámara Uruguaya de Semillas
– Usuarios de Semillas
– Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP
– Facultad de Agronomia
– Otras instituciones según la especie : LATU, Gremial de
Molinos Arroceros, Consorcio de Semilleristas de Arroz, etc.
Evaluación de Cultivares
• Anualmente se evalúan más de 700 cultivares pertenecientes a 43
especies
• Siembra de más de 70 ensayos por año distribuidos en11 localidades
diferentes
• Diseño experimental
• Análisis estadístico
• Número de años
• Número de localidades
• Variables medidas
• Manejo de experimentos
• Sin continuidad una vez cumplidos los
requerimientos. (algunas excepciones como arroz y
cebada)
Evaluación de Cultivares
Evaluación de Cultivares
• Cultivos agrícolas de secano de invierno
• Cultivos agrícolas de secano de verano
• Arroz
• Forrajeras (leguminosas y gramíneas)
• Especies hortícolas
• Especies frutales
• Especies forestales
(“registro sin
evaluación oficial”)
Especies
Cebada
• LE, Young (SD), Dolores (SD), Valdense (SD), O.
de Lavalle, Paysandú
• Incluye todos los cultivares sembrados más los
cultivares en evaluación
• Rendimiento, Clasificación, Fenología, Proteína,
Características morfológicas
• Comportamiento sanitario (+ colecciones
inoculadas)
• Evaluación de calidad maltera (LATU)
15 cvs. 3 o más años
5 cvs. 2 años
23 cvs. en primer año
Soja
• Separación en ciclos cortos y medios
• LE(2 épocas), Young (SD)
• Solo cultivares en evaluación
• Rendimiento, Porcentaje de aceite, Días a floración, Características
morfológicas
31 cvs. Ciclo corto
55 cvs. Ciclo medio
Lotus corniculatus
• LE
• Producción total y estacional de materia seca (corte con
máquina)
19 cvs.
Única especie sin interacción localidad x cultivar significativa
(FPTA222)
Información Disponible
• Evaluación Oficial INIA-INASE
• Folletos empresas semilleristas
• Información experimental privada.
Limitantes información
• Pocas localidades y pocos años.
• Baja repetibilidad de materiales en las
evaluaciones oficiales.
• Información privada:
– No está fácilmente disponible.
– No siempre tiene testigos o no se conocen.
– No siempre tiene adecuado manejo
estadístico de la información.
2006/07 2007/08 2008/09 2009/2010
Soja 34 15 3 (5.8%) 0
Maíz 39 16 6 (15.4%) 3(8.8%)
Girasol 44 5 0 -
Sorgo 39 12 0 -
Baja repetibilidad de los materiales
en las evaluaciones…
Red inia – inase
Pocas localidades…
2009/2010
Girasol Maíz Soja Sorgo
Le 1 X X X X
Le 2 X X
Young 1 X X
Young 2 X X
Red inia – inase
2008/2009
Girasol Maíz Soja Sorgo
Le 1 X X X
Le 2 X X
Young 1 X X
Young 2 X X
Síntesis
La interacción Genotipo x Ambiente es un
fenómeno extremadamente común.
Entender los componentes de la interacción
Genotipo x Ambiente es fundamental a todo nivel:
• Mejoradores: elegir los ambientes de selección
y evaluación.
• Criaderos: elegir los cultivares a producir.
• Técnicos y Productores: elegir los cultivares a
sembrar.
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